CC BY
108
А. Г. Волченко (инж.)1, Д. В. Пантелеев (к.т.н., нач. тех.отд.)2,
А. М. Сыркин (к.х.н., проф.)3
Перспективы внедрения процесса изомеризации пентан-гексановой фракции на Оренбургском гелиевом заводе
1 Гелиевый завод ООО «Газпром добыча Оренбург»,
460539, г. Оренбург; тел. (3532)649134, e-mail: [email protected] 2ООО «Газпром добыча Оренбург»
460058, г. Оренбург, ул. Чкалова,1/2; тел. (3532)731316, e-mail: [email protected] 3Уфимский государственный нефтяной технический университет, кафедра общей и аналитической химии 450062, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1; тел. (3472) 431632, e-mail: [email protected]
A. G. Volchenko 1, D. V. Panteleev 2, A. M. Syrkin 3
Prospects of introduction of process isomerization of pentane-hexane fraction on Orenburg Helium Plant
1 LLC «Gazprom Dobycha Orenburg»
1/2, Chkalova Str, 460058, Orenburg, Russia; ph. (3532)649134, e-mail: [email protected]
2 LLC «Gazprom Dobycha Orenburg»
1/2, Chkalova Str, 460058, Orenburg, Russia; ph. (3532)731316, e-mail: [email protected]
3 Ufa State Petroleum Technological University
1, Kosmonavtov Str, 450062, Ufa, Russia; ph. (347)2431632, e-mail: [email protected]
Проведен анализ возможности реализации производства изомеризата из пентан-гексановой фракции, получаемой на установке стабилизации широкой фракции легких углеводородов Оренбургского гелиевого завода, с целью использования его в качестве компонента товарных бензинов. Предлагается технологическая схема осуществления процесса каталитической изомеризации с частичным вовлечением существующего оборудования установки. Экономическая эффективность производства изомеризата будет определяться объемом выпускаемой продукции, ее себестоимостью и уровнем цен на рынке.
Ключевые слова: высокооктановый компонент бензинов; изомеризация; катализатор; Оренбургский гелиевый завод; оборудование; пентан-гексановая фракция; широкая фракция легких углеводородов.
The analysis of possibility of realisation of manufacture of isomerizate from pentane-hexane fraction received on installation of stabilisation of broad fraction of light hydrocarbons of the Orenburg Helium Plant for the purpose of its use as a component of finished gasolines is carried out. The technological scheme of realisation of catalytic isomerization with partial involving of the existing equipment of installation is offered. Economic efficiency of manufacture of the isomerizate will be defined by output, its cost price and a price level in the market.
Key words: high-octane component of gasolines; isomerization; catalyst; Orenburg Helium Plant; equipment; pentane-hexane fraction; broad fraction of light hydrocarbons.
В настоящее время на технологической установке гелиевого завода У-26 в отделении 540 происходит предварительная стабилизация широкой фракции легких углеводородов (ШФЛУ) с получением смеси пропан-бутана технического (СПБТ) и пентан-гексановой фракции (ПГФ) 1. Получаемая СПБТ реализуется как товарный продукт, а ПГФ закачи-
Дата поступления 03.06.12
вается в поток стабильного конденсата, т. е. рассматривается как побочный продукт, не подлежащий реализации. В то же время планы ООО «Газпром добыча Оренбург» ориентированы на расширение выпускаемой продукции и снижение ее себестоимости.
Предварительный анализ существующей сырьевой базы, оборудования и расположения установки показал, что на Оренбургском гелиевом заводе (ОГЗ) может быть реализовано
производство изомеризата из пентан-гексано-вой фракции с частичным вовлечением в разрабатываемую схему оборудования установки разделения ШФЛУ У-26.
Изомеризат может быть использован в качестве высокооктанового компонента товарных бензинов 2.
Сырьем проектируемой установки является ПГФ кубовый продукт колонны разделения 540 К01. Состав этой фракции (содержание пентана > 33%) позволяет направить ее на изомеризацию без предварительного разделения.
Октановое число этой фракции составляет -71—73. С помощью процесса изомеризации октановое число можно поднять до 85—86. Для этого необходимо подобрать наиболее благоприятные условия процесса с учетом технологических характеристик сырья и катализатора и задействовать все возможное оборудование установки У-26, чтобы уменьшить капитальные затраты.
Предлагается осуществить процесс низкотемпературной изомеризации пентан-гексано-вой фракции по следующей схеме. Сырье, предварительно нагретое, в рекуперативном теплообменнике за счет тепла продуктового потока смешивается с водородосодержащим газом и поступает в вертикальную цилиндрическую печь 570 П02/01 с температурой 100 оС. Максимальная теплопроизводитель-ность одной печи 570 П02/01 установки У-26 ОГЗ составляет 14 Гкал/ч, в работе 9.2 Гкал/ч. Отсюда можно сделать вывод, что печь может нагреть поток со 100 оС до 160 оС в количестве 40856.53 кг/ч с тепловой нагрузкой 1.4 Гкал/ч. Нагретый до 160 оС поток поступает в каталитический реактор.
Оптимальная температура процесса 160 оС, т.к. температура является основным фактором, определяющим равновесное содержание изомеров в продуктах реакции. Термодинамически процесс изомеризации — низкотемпературный, причем низкие температуры способствуют образованию более разветвленных изомеров и соответственно более высокооктановых компонентов. Температура должна поддерживаться на минимально возможном уровне, обеспечивающем получение изомери-зата с заданным октановым числом. При повышении температуры на входе в реактор увеличивается жесткость процесса, и ускоряются все основные реакции, но в большей степени реакции, ведущие к коксообразованию на катализаторе, снижается выход изомеризата и концент-
3
рация водорода в циркуляционном газе .
Оптимальное давление 3 мПа, т.к. в практике с повышением давления усиливаются реакции гидрокрекинга и подавляются реакции изомеризации.Рекомендуемая объемная скорость подачи сырья — 2 ч-1.
Как уменьшение, так и увеличение объемной скорости приводит к ухудшению эксплуатационных показателей получаемых продуктов.
Изомеризации парафиновых углеводородов сопровождается побочными реакциями крекинга и диспропорционирования. Для подавления этих реакций и поддержания активности катализатора на постоянном уровне процесс проводится при давлении водорода 2-4 МПа и циркуляции водородсодержащего газа.
Мольное соотношение водород:сырье составляет 1:2, т.к. от величины этого параметра зависит интенсивность коксообразования, а, следовательно, стабильность и срок службы катализатора.
Проводя выбор среди отечественных катализаторов, предлагается выбрать катализатор НИП-74 для низкотемпературной изомеризации на основании его невысокой стоимости, а также из-за того, что он незначительно уступает по каталитической активности другим видам
4
катализаторов .
По практическим данным для этого катализатора: выход изопентана на пропущенный нормальный пентан должен составить 48-53 %, на превращенный н-пентан 97%; выход изогек-сана на пропущенный н-гексан 56%, на превращенный н-гексан 99.4%; количество образовавшихся продуктов крекинга от метана до бутана 3-4 %. Срок службы катализатора 2 года.
Поток из реактора охлаждается в рекуперативном теплообменнике и направляется в аппарат воздушного охлаждения. На основании расчетов для охлаждения продуктового потока со 101 оС до 35 оС в количестве 39236.21 кг/ч необходимо установить аппарат воздушного охлаждения с поверхностью теплообмена 829.7 м2. Можно задействовать один из аппаратов воздушного охлаждения на установке У-26 с поверхностью теплообмена 1170 м2, что позволит обеспечить охлаждение данного потока до заданной температуры.
Далее поток поступает в сепаратор высокого давления для отделения водородосодержащего газа. Жидкий продукт из сепаратора высокого давления поступает в сепаратор низкого давления для доотделения водородсодержащего газа (ВСГ), а циркулирующий ВСГ из сепаратора высокого давления возвращается в реактор.
Жидкий продукт из сепаратора низкого давления, предварительно нагретый в рекуперативном теплообменнике за счет тепла готового продукта, стабилизируется в колонне 560 К01, при этом удаляются легкие углеводороды С^—С4, образовавшиеся в результате гидрокрекинга. После отделения С1—С4 в колонне 560 К01 получают готовый продукт — смесь изопентана и изомеров гексана с октановым числом 84—85.
Для реализации процесса каталитической изомеризации пентан-гексановой фракции на установке У-26 Оренбургского гелиевого завода можно задействовать следующее оборудование установки: печь 570 П02/01, колонну 560 К01.
Кроме того, необходимо дополнительное оборудование: реактор, сепаратор высокого давления, сепаратор низкого давления, рекуперативные теплообменники (2 шт.), водородный компрессор 6,3МК-100/50-400.
Таким образом, анализ существующей сырьевой базы, оборудования и расположения технологической установки предварительной стабилизации широкой фракции легких углеводородов свидетельствуют о возможности реализации производства изомеризата из ПГФ на ОГЗ.
На основании рассмотрения возможных вариантов процесса изомеризации пентан-гек-сановой фракции выбрана схема проведения процесса с температурой 160 оС, давлением
3 мПа и катализатором НИП-74, исходя из характеристик сырья.
Внедрение данного процесса обеспечит расширение ассортимента товарной продукции и позволит реализовать ПГФ как высокооктановый компонент к товарным бензинам.
Разработана технологическая схема установки процесса каталитической изомеризации с частичным вовлечением существующего оборудования установки У-26 ОГЗ. Расчеты показали, что производительность по сырью может составить 309520 т/год, производительность по изомеризату 256032 т/год.
Получаемый изомеризат должен иметь
ОЧ 85-86 и может использоваться как высокооктановый компонент бензинов.
Экономическая эффективность производства изомеризата из ПГФ будет определяться тремя основными факторами: объемом выпускаемой продукции, ее себестоимостью и уровнем цен на рынке.
Литература
1. Столыпин В. И., Шахов А. Д., Мнушкин И.А., Стандрик А. Е. //Газовая промышленность.-2006.- №3.- С.59.
2. Хаимова Т. Г., Мхитарева Д. А. // Информационно-аналитический обзор.- М.: ЦНИИТЭ-нефтехим, 2005.- 80 с.
3. Буй Чонг Хан,Нгуен Ван Ты, Ахметов А. Ф. / / Нефтепереработка и нефтехимия.- 2008.-№2.- С. 22.
4. Кузнецов П. Р., Кузнецова Л. И., Твердохле-бов В. П., Санников А. Л. //Химическая технология.- 2005.- №2.- С.7.
